一种聚硅氮烷修饰水性硅酸盐膨胀防火涂料及其制备方法和应用

本发明涉及防火涂料，具体而言，涉及一种聚硅氮烷修饰水性硅酸盐膨胀防火涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、钢结构在建筑中应用广泛，起到骨架支撑的作用。钢结构本身不可燃，但遇火会高温软化，失去结构稳定性，导致建筑倒塌，有极大安全隐患。而使用膨胀防火涂料对钢材进行保护是一种简单高效的方法，除了钢结构，防火涂料在船舶、线缆、木材、隧道等都有所应用。

2、部分硅酸盐溶液成膜后形成的涂层能够在遇火后膨胀形成防火隔热的泡沫结构，同时释放大量水蒸气，对基材有较好的保护作用。但纯水性硅酸盐作为涂料形成的涂层其防火时间不够长，耐水性差，同时形成的膨胀泡沫层高温易熔融软化。

技术实现思路

1、针对现有技术中上述的不足，本发明的目的在于提供一种聚硅氮烷修饰水性硅酸盐膨胀防火涂料及其制备方法和应用，其具有耐火时间长、膨胀层坚固、一定的耐水性等优点。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种聚硅氮烷修饰水性硅酸盐膨胀防火涂料，其特征在于，按重量份计包括以下组分：硅酸盐溶液92-96份、聚硅氮烷2-6份、阻燃助剂2份。

3、可选的，所述硅酸盐溶液包括硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾、硅酸铵、硅酸钙溶液中的一种或几种。

4、可选的，所述聚硅氮烷为乙烯基型聚硅氮烷l11。

5、可选的，所述阻燃助剂包括消泡剂、分散剂、增稠剂、流平剂、成膜剂中的一种或几种。

6、可选的，所述膨胀防火涂料按重量份计包括以下组分：硅酸盐溶液92-96份、l11型聚硅氮烷2-6份、阻燃助剂2份。

7、可选的，所述膨胀防火涂料按重量份计包括以下组分：硅酸盐溶液93份、l11型聚硅氮烷5份、阻燃助剂2份。

8、可选的，所述膨胀防火涂料的耐火时间为70-80min；膨胀倍率为10-20倍。

9、本发明提供了一种如上所述的膨胀防火涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)打开搅拌器，先将聚硅氮烷与去离子水通过1000r/min高速搅拌30min配置水分散液；(2)在搅拌器中将聚硅氮烷水分散液与硅酸盐水溶液混合，同时加入阻燃助剂，以500-1000r/min的转速搅拌1-2h制备涂料。

10、可选的，所述搅拌器为水浴恒温搅拌器、加热搅拌台、高速搅拌器中的一种或几种。

11、本发明提供了一种如上所述的膨胀防火涂料的应用，其用于建筑工程中的钢结构。

12、本发明的有益效果如下：

13、本发明通过对无机硅酸盐防火涂料进行聚硅氮烷修饰能够提升其防火效率。一方面，作为有机物的聚硅氮烷其自身的大分子结构易在膨胀过程中形成互穿结构，提升防火效果；另一方面，硅酸盐在高温下易软化，聚硅氮烷的有机结构的存在能够提供支撑结构，弥补膨胀层的高温缺陷。

14、本发明通过聚硅氮烷对水性硅酸盐进行有机修饰，制备的膨胀防火涂料遇火会释放水蒸气与不可燃气体，降低温度，同时遇火快速膨胀，生成多孔结构的泡沫层阻隔热量传递。具有膨胀层坚固不易剥落、防火性能提升、耐火时间延长，同时具有一定的耐水效果等优点。

15、本发明的聚硅氮烷修饰水性硅酸盐膨胀防火涂料具有优异的膨胀防火隔热性能，制备工艺简单、极限防火时间长、膨胀层坚固不易剥落，完全满足钢结构防火的需求。

技术特征：

1.一种聚硅氮烷修饰水性硅酸盐膨胀防火涂料，其特征在于，按重量份计包括以下组分：硅酸盐溶液92-96份、聚硅氮烷2-6份、阻燃助剂2份。

2.根据权利要求1所述的膨胀防火涂料，其特征在于，所述硅酸盐溶液包括硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾、硅酸铵、硅酸钙溶液中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的膨胀防火涂料，其特征在于，所述聚硅氮烷为乙烯基型聚硅氮烷l11。

4.根据权利要求1所述的膨胀防火涂料，其特征在于，所述阻燃助剂包括消泡剂、分散剂、增稠剂、流平剂、成膜剂中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的膨胀防火涂料，其特征在于，所述膨胀防火涂料按重量份计包括以下组分：硅酸盐溶液92-96份、l11型聚硅氮烷2-6份、阻燃助剂2份。

6.根据权利要求5所述的膨胀防火涂料，其特征在于，所述膨胀防火涂料按重量份计包括以下组分：硅酸盐溶液93份、l11型聚硅氮烷5份、阻燃助剂2份。

7.根据权利要求1所述的膨胀防火涂料，其特征在于，所述膨胀防火涂料的耐火时间为70-80min；膨胀倍率为10-20倍。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的膨胀防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的膨胀防火涂料，其特征在于，所述搅拌器为水浴恒温搅拌器、加热搅拌台、高速搅拌器中的一种或几种。

10.根据权利要求1-7中任意一项所述的膨胀防火涂料的应用，其特征在于，用于建筑工程中的钢结构。

技术总结本发明提供了一种聚硅氮烷修饰水性硅酸盐膨胀防火涂料及其制备方法和应用，所述膨胀防火涂料按重量份计包括以下组分：硅酸盐溶液92‑96份、聚硅氮烷2‑6份、阻燃助剂2份。制备方法包括以下步骤：(1)打开搅拌器，先将聚硅氮烷与去离子水通过1000r/min高速搅拌30min配置水分散液；(2)在搅拌器中将聚硅氮烷水分散液与硅酸盐水溶液混合，同时加入阻燃助剂，以500‑1000r/min的转速搅拌1‑2h制备涂料。本发明的聚硅氮烷修饰水性硅酸盐膨胀防火涂料具有优异的膨胀防火隔热性能，制备工艺简单、极限防火时间长、膨胀层坚固不易剥落，完全满足钢结构防火的需求。技术研发人员：李洪飞,何晶,张胜,刘爽,李润丰,赵文静受保护的技术使用者：北京化工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11